聲光控延時開關設計

1、華北科技學院課程設計 聲光控延時開關目錄第一章 聲光控延時開關的實現(xiàn)21.1系統(tǒng)概述21.2各部分工作原理3 1.2.1電源電路3 1.2.2聲光控部分4 1.2.3延時關斷部分71.3 電路仿真71.3.1電源電路仿真81.3.2 聲光控部分電路仿真91.3.3 延遲關斷部分仿真11第二章 心得體會及建議13第三章 附錄14第四章 參考文獻15第一章 聲光控延時開關的實現(xiàn)1.1系統(tǒng)概述系統(tǒng)分為電源電路，控制部分和延遲開關部分，示意圖如圖1所示：220v50Hz交流電整流電路降壓電路濾波電路24v穩(wěn)壓電 路 圖1.1 電源電路組成框圖 控制電路 放大 檢音 延時電子開關整 形 感光 圖1.2

2、聲光控延時開關組成框圖1.2各部分工作原理1.2.1電源電路 由D1D6、R1、C1構成，如圖2標注，D1D4為整流電路，R1為限流電阻、電容C1濾去交流分量并儲存一定的電能，為延時提供電壓，穩(wěn)壓管D6起穩(wěn)壓作用。 圖2 電源電路1.2.2聲光控部分 電路通過光信號和聲音信號控制，分別使電路中的三極管處于截止放大或者飽和狀態(tài)，從而控制部分特殊點的電位達到聲光控的目的。如圖3所示為靜態(tài)工作點示意圖，三極管處于放大狀態(tài)時，Ube處于0.4V0.7V之間。 圖 1 三極管靜態(tài)工作點示意圖 模擬聲光，光控由光敏電阻模擬，聲控由壓電陶瓷片模擬，電路中光敏電阻用RG1和RG2串聯(lián)代替，壓電陶瓷片由函數(shù)信號

3、發(fā)生器代替。如圖4所示 圖4 聲光控模擬 白天在光線的作用下光敏電阻很小，此時即RG2被短路只剩下較小的電阻RG1，如圖5所示。此時Q2基極電位變低而處于截止狀態(tài)，即使函數(shù)信號發(fā)生器發(fā)出信號（模擬有聲音信號情況）也不能通過Q2向后放大。同時PNP型管Q3也截止，電容C4兩端電壓很小，可控硅SCR處于截止狀態(tài)，燈不亮。 圖 2 有光照時模擬 晚上，RG1和RG2串聯(lián)保持高電阻，其上端電位升高，Q2進入放大區(qū)，可以接收并放大聲音信號（信號發(fā)生器發(fā)出信號模擬）。在無聲音信號時，Q3處于截止狀態(tài)，燈不亮。 有聲音信號時，信號發(fā)生器發(fā)出信號，首先通過Q1放大，然后經(jīng)R5與C3輸出，使Q2的基極電位升高，

4、Q2、Q3隨之導通，正電源就通過Q3、SCR向電容C4充電，使C4兩端電壓升高，升至可控硅SCR的觸發(fā)電平時，SCR就就由關斷態(tài)進入導通態(tài)，燈亮。1.2.3延時關斷部分 延時關斷部分主要由R10、C4、SCR、如圖6所示 圖 3 延時部分燈延遲關斷過程 燈亮時，由D1D4、SCR組成的開關主回路就有較大的電流通過，SCR導通后，SCR兩端電壓跌落，由Q1Q3均轉為截止態(tài)，此時C4儲存的電荷將通過R10釋放，電容電荷釋放示意圖如圖表13所示。使C4兩端電壓逐漸下降，當降至SCR門極的觸發(fā)電平，SCR在交流電過零時即關斷，電燈X1隨之熄滅。由公式u(t)=u()+u(0+)- u()·e

5、-(t/)，代入u()=0V，u(0+)=13V，u(t)=5V計算得t=179.6s為延遲關斷時間。1.3 電路仿真1.3.1電源電路仿真 220V交流電通過電燈，經(jīng)過D1D4整流后，電容C2濾去交流分量，D6為穩(wěn)壓值24V的穩(wěn)壓二極管，保證后方電路電壓不超過24V。D1D4為整流電路，整流前后波形如圖8所示；穩(wěn)壓管D6起穩(wěn)壓作用。 穩(wěn)壓波形如圖9所示。穩(wěn)壓電路最終電壓24V為后面的聲光控電路提供合適的靜態(tài)工作點，也是延時關斷部分進行充放電。3 圖8 整流波形 圖9 穩(wěn)壓波形1.3.2 聲光控部分電路仿真 白天有光照時光敏電阻減小，RG2被短路，如圖10所示，Q2、Q3兩管be間電壓都很小，

6、兩管均截止，仿真如圖所示，C4兩端電壓很小，不能使可控硅SCR導通，燈不亮。 圖10白天（有聲無聲）有光仿真 晚上無光照，光敏電阻有較高阻值，其電位升高使Q2進入放大區(qū)，此時若沒有聲音信號，Q3仍處于截止狀態(tài)，仿真如圖11所示。C4電壓很低，可控硅SCR不導通，燈不亮。 圖 4 晚上無聲仿真 有聲音信號時，信號發(fā)生器發(fā)出信號，首先通過Q1放大，然后經(jīng)R5與C3輸出，使Q2的基極電位升高，Q2導通，Q3飽和導通，導通后僅起降壓作用，管壓降約為3V，此時電源通過Q3、SCR向電容C4充電，C4兩端電壓升高，升至可控硅SCR的觸發(fā)電平時，SCR進入導通態(tài)，燈亮。仿真如圖12所示 圖 5 晚上有聲仿真

7、 1.3.3 延遲關斷部分仿真燈亮時，由D1D4、SCR組成的開關主回路就有較大的電流通過，SCR導通后，SCR兩端電壓跌落，此時C1、C4儲存的電荷將通過R10釋放，電容電荷釋放示意圖如圖13所示。使C4兩端電壓逐漸下降，當降至SCR門極的觸發(fā)電平，SCR在交流電過零時即關斷，電燈X1隨之熄滅。 圖 6 電容放電延時仿真由公式u(t)=u()+u(0+)- u()·e-(t/)代入u()=0V，u(0+)=13V，u(t)=5V計算得t=179.6s為延遲關斷時間， 可控硅觸發(fā)電平接近4.3V，由波形圖可知，則在燈亮194.12s后，電容兩端電壓降至觸發(fā)電平以下，可控硅截止，燈熄滅

8、，與計算值179.6s接近。第二章 心得體會及建議 在這兩周的模擬電子技術課程設計中，我做的課題是“聲光控延時開關的設計” 這是一種聲音和光照雙控的照明設備，可用于多種場合。例如樓道，過道，庫房等。在白天，由于光照較強，無論有沒有人通過，都不點亮燈泡。在夜晚的時候光線較弱，電路的接受聲音的電路只要檢測到有碎發(fā)的聲音，就會自動為行人照明，過一段時間就會自動熄滅，達到節(jié)能省電的效果。 電源設計根據(jù)其主體電路及執(zhí)行機構不同，要求可靠、價廉、有效益。由于此開關在光線較暗時是否接通取決于聲音的強弱，因此為加強其工作效應，設計了信號放大整形電路，微弱的信號經(jīng)過此電路加工也能使開關導通。 本次的聲光控制開關

9、的設計實踐將我們學到的知識應用到了實踐，深化了對數(shù)字電路設計和模擬電子設計的認識，使我們在設計的實踐中獲得新知。學習了一年的理論知識之后，這次的實踐操作，我得到了課本之外的東西，通過自己的獨立動手，老師耐心指導下以及同學的探討，讓我學會了分析電路、設計電路的步驟以及計算機輔助作圖等。 剛開始拿到課題的時候不知道如何下手，在圖書館翻閱祥光的資料書籍和網(wǎng)上查閱相關的資料后，在對此課程設計有很大的的幫助。通過這次課程設計我也學會了很多的東西，比如學會對元件的性能及參數(shù)計算方法有了更系統(tǒng)的認識。鞏固了所學的知識有了更加深刻的理解和認識，并且產(chǎn)生了濃厚的興趣。第三章 附錄表 1 元器件明細表名稱代號型號

10、或參數(shù)電阻R1100kR29.1kR32MR456kR562kR691kR74.7kR836kR910kR1062kRG13kRG220M三極管 三極管Q12N914(NPN)Q22N914(NPN) Q32N6727(PNP)電容C1220FC2100nFC31FC4100F可控硅SCRMCR22-8二極管D1D41N4007D5、D71N4007D61N5252B(24V)燈泡X1220V，30W電源V1220V，50Hz第四章 參考文獻【1】童詩白主編·模擬電子技術基礎·高等教育出版社·2006年6月【2】郭海文主編·電氣實驗技術·中國礦業(yè)大學出版社·2008年